CN117666160A - 一种超分辨成像装置及超分辨成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种超分辨成像装置及超分辨成像系统。超分辨成像装置包括：沿光路依次设置的光源、光源光路调制机构、遮极滤光机构、二向色镜、物镜及传感器；光源用于发出侦测光；光源光路调制机构接收侦测光并进行调制以形成衍射光束；遮极滤光机构用于对衍射光束进行遮极滤光处理以形成调制光束；其中，遮极滤光机构包括多个遮极板，每一遮极板上开设有与设定波长的调制光束相匹配的通光孔；多个遮极板均为可移动安装，通过将不同的遮极板移动至光路以匹配不同波长的调制光束；二向色镜接收制光束且将调制光束导向物镜；物镜用于将调制光束导向待测物表面以使待测物产生对应调制光束的激发光；激发光沿物镜的光路返回至二向色镜并传导至传感器。

Description

一种超分辨成像装置及超分辨成像系统

技术领域

本申请涉及视觉成像设备技术领域，尤其涉及一种超分辨成像装置及超分辨成像系统。

背景技术

随着科技的进步，数字多媒体技术也不断发展，如今3D视觉已应用在工业领域，激光扫描三维测量技术凭借其非接触、精度高、适用范围广等优点，目前已经成为工业领域中不可或缺的技术，具有很高的研究价值。该项技术被广泛用于产品缺陷检查、自动化装配、尺寸测量、文物重建和视觉导航等领域，具有非常高的实用价值。2006年以来各国研究人员提出结构光超分辨显微镜(StructureIlluminationMicroscopy，SIM)等。

在结构光超分辨显微镜设备中通常包括光源、光栅元件、空间光调制器、遮极板等光学元件，光源用于发出侦测光，光栅元件用于对侦测光进行分光处理，得到两束分光光束，空间光调制器进一步对该两束分光光束进行调试，形成两束调制光，遮极板则用于对两束调制光进行遮极处理，获得±1级衍射光条纹，而后再采用所获得±1级衍射光条纹进行后续检测。

对于遮极板来说，其上设置有对应于调制光的波长的通光孔，当结构光超分辨显微镜设备包括多个波段的光源时，需要遮极上能够匹配对应波段的通光孔，才能使得获得对应该波段光源的±1级衍射光条纹。然而，现有的技术中在切换不同波段的光源时，需要技术人员手动调试遮极进行匹配，其调整过程复杂，且调试难度大。

发明内容

本申请的主要目的是提出一种超分辨成像装置及超分辨成像系统，旨在解决上述的技术问题。

为实现上述目的，本申请提出一种超分辨成像装置，包括：

沿所述超分辨成像装置的光路依次设置的光源、光源光路调制机构、遮极滤光机构、二向色镜、物镜以及传感器；

所述光源用于发出侦测光；

所述光源光路调制机构接收所述侦测光并对所述侦测光进行调制以形成衍射光束；

所述遮极滤光机构接收所述衍射光束，以对所述衍射光束进行遮极滤光处理以形成调制光束；其中，所述遮极滤光机构包括多个遮极板，每一所述遮极板上开设有与设定波长的所述调制光束相匹配的通光孔，所述通光孔的孔径与所述设定波长的所述调制光束相匹配；多个所述遮极板均被设置为可移动安装，通过将不同的所述遮极板移动至所述光路，以匹配不同波长的所述调制光束；

所述二向色镜接收经过所述遮极滤光机构的所述调制光束，且将所述调制光束导向所述物镜；

所述物镜朝向待测物设置，所述物镜用于将所述调制光束导向所述待测物表面，以使所述待测物产生对应于所述调制光束的激发光；

所述激发光沿所述物镜的光路返回至所述二向色镜，并通过所述二向色镜传导至所述传感器以被所述传感器接收。

可选地，所述遮极滤光机构包括：第一导轨和第一驱动器，多个所述遮极板依次间隔安装于所述第一导轨，所述第一驱动器的输出端连接所述第一导轨，所述第一驱动器用于驱动所述第一导轨沿第一方向运动，其中，所述第一方向与所述光路的光轴相垂直。

可选地，所述遮极板包括中心孔及两个所述通光孔，两个所述通光孔以所述中心孔的孔心为对称中心对称设置；

每一所述通光孔的孔径大小可调节。

可选地，所述遮极滤光机构还包括卡槽，每一所述遮极板通过一所述卡槽固定安装于所述第一导轨；

其中，所述遮极板可转动安装于所述卡槽，且所述遮极板被设置为以所述中心孔的轴线为转动中心转动。

可选地，所述卡槽包括相连接的环形卡槽和固定座；所述遮极板则可转动安装在所述环形卡槽中，所述固定座与所述第一导轨固定连接；

其中，所述环形卡槽内可转动安装有多个齿轮，多个所述齿轮沿所遮极板的外周方向均匀分布且均与所述遮极板外侧壁相啮合；

至少一个所述齿轮连接有动力装置，所述动力装置装置用于驱动所述齿轮转动，以带动所述遮极板转动。

可选地，所述遮极板包括：

固定板；

弹性遮挡部，安装于所述固定板上，所述弹性遮挡部的中间设置有开口；

多个拉伸机构，每一所述拉伸机构的拉伸端连接于所述开口的侧壁，多个所述拉伸机构沿环绕所述开口的圆周方向均匀分布；通过多个所述拉伸机构的拉伸端拉伸或者压缩所述开口以对所述开口的大小进行调节，以使所述开口形成不同尺寸的所述通光孔，所述通光孔供设定的调制光通过。

可选地，所述遮极滤光机构还包括：第二导轨、第二驱动器以及多个调节板；所述第二导轨与所述第一导轨平行且间隔设置，且所述第二导轨设置在所述第一导轨平靠近所述光源光路调制机构一侧的光路上；

多个所述调节板依次间隔安装于所述第二导轨，所述第二驱动器的输出端连接所述第二导轨，所述第二驱动器用于驱动所述第二导轨沿平行于所述第一方向的方向运动；

通过所述第二导轨沿平行于所述第一方向的方向运动，以将不同的所述调节板移动至所述光路，所述调节板设置在所述遮极板靠近所述光源光路调制机构一侧，所述光源光路调制机构发出的至少两束所述调制光束经所述调节板传输至所述遮极板。

可选地，所述多个调节板包括第一调节板和所述第二调节板均采用透光材料制成，所述第一调节板包括中部遮光区域及边缘透光区域，所述中部遮光区域对应于所述遮极板的中心孔设置，以用于遮挡自所述第一调节板的中部遮光区域朝向所述遮极板中心孔发射的光。

可选地，所述多个调节板还包括第三调节板，所述第三调节板上设置有多组调试孔组；

每组所述调试孔组均包括两个调试孔，每组所述调试孔组中的两个所述调试孔均设置为以所述第三调节板的中心为对称中心呈镜像对称设置。

为实现上述目的，本申请还提出一种超分辨成像系统，包括如前文所述的超分辨成像装置。

本申请提供的技术方案中，通过采用设置分别匹配不同波长调制光束的多个遮极板，且多个遮极板均被设置为可移动安装，通过将不同的遮极板移动至光路，以匹配不同波长的调制光束。因此，在进行光路调试时，可以实现遮极板的自动更换以匹配不同波长调制光束，从而可以提高遮极板的更换效率和降低调试难度，且可以减小杂散光对成像的干扰，提高后续的成像效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种超分辨成像装置一实施例的结构示意图；

图2是图1所示超分辨成像装置中的遮极滤光机构一实施例的结构示意图；

图3是图2所示遮极滤光机构的左视图；

图4是图2所示遮极滤光机构的右视图；

图5是本申请中提供的一种遮极板一实施例的结构示意图；

图6是图3所示遮极滤光机构中的遮极板的安装结构示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

为了解决上述问题，本申请提供一种超分辨成像装置，请参阅图1-图4，图1是本申请提供的一种超分辨成像装置一实施例的结构示意图；图2是图1所示超分辨成像装置中的遮极滤光机构一实施例的结构示意图；图3是图2所示遮极滤光机构的左视图；图4是图2所示遮极滤光机构的右视图。

超分辨成像装置10包括：沿其光路依次设置的光源110、光源光路调制机构120、遮极滤光机构130、二向色镜140、物镜150以及传感器160。

其中，光源110用于发出侦测光；光源110通常可以是激光光源，光源110可以是采用多条光纤排列后进而通过准直透镜等光学元件后形成的激光光源。本实施例中，光源110发出的侦测光具有多个波段。

光源光路调制机构120接收侦测光并对侦测光进行调制以形成至少两束调制光束。

具体的，光源光路调制机构120可以包括偏振元件121、分光棱镜122、空间光调制器123等光学元件，侦测光经过偏振元件121时可以发生偏振，偏振光束可以透过分光棱镜122传输至空间光调制器123，其中，空间光调制器123可以是液晶空间光调制器，通过偏振元件可以将侦测光的偏振方向调整为液晶空间光调制器中的液晶方向一致，以便于偏振光束与液晶空间光调制器相匹配，空间光调制器123则可以对偏振光束进行调试，使得偏振光束发生衍射而形成衍射光束，衍射光束则可以返回至分光棱镜122再经过分光棱镜122反射传输至遮极滤光机构130。其中，在一些其他的实施方式中，衍射光束也可以先经过分光棱镜122反射后传输至空间光调制器123，空间光调制器123对衍射光束进行调试后形成的至少两束调制光束则可以返回至分光棱镜122再透过过分光棱镜122传输至遮极滤光机构130。

遮极滤光机构130接收衍射光束，以对衍射光束进行遮极滤光处理；其中，遮极滤光机构130包括多个遮极板131，每一遮极板131上开设有与设定波长的调制光束相匹配的通光孔1311，通光孔1311的孔径与设定波长的调制光束相匹配；多个遮极板131均被设置为可移动安装，通过将不同的遮极板131移动至光路，以匹配不同波长的调制光束。其中，多个遮极板131上的通光孔1311可以设置为特定衍射级的光束通过，对其他衍射级光束进行遮挡，从而到的遮极滤光的效果。

二向色镜140接收经过遮极滤光机构130的调制光束，且将调制光束导向物镜150；物镜150朝向待测物设置，物镜150用于将调制光束导向待测物表面，以使待测物产生对应于调制光束的激发光；激发光沿物镜150的光路返回至二向色镜140，并通过二向色镜140传导至传感器160以被传感器160接收。

其中，传感器160可以将激发光对应的光信号转化成电信号，进而将该电信号传输至处理器进行处理，从而可以形成待测物设置的图像信息。

本申请的方案中，通过采用设置多个匹配不同波长调制光束的多个遮极板131，且多个遮极板131均被设置为可移动安装，通过将不同的遮极板131移动至光路，以匹配不同波长的调制光束。因此，在进行光路调试时，可以实现遮极板131的自动更换以匹配不同波长调制光束，从而可以提高遮极板131的更换效率和降低调试难度。

请进一步参阅图2-图4。

遮极滤光机构130还包括：第一导轨132和第一驱动器(图中未示出)，多个遮极板131依次间隔安装于第一导轨132，第一驱动器的输出端连接第一导轨132，第一驱动器用于驱动第一导轨132沿第一方向X运动，其中，第一方向X与光路的光轴相垂直。通过第一驱动器驱动第一导轨132沿第一方向X运动，则可以带动第一导轨132上安装的多个遮极板131整体与第一导轨132同步运动。

其中，多个遮极板131在第一导轨132上沿第一方向X依次间隔设置。通过调整第一导轨132沿第一方向X的设置位置，则可以将不同的遮极板131切换至超分辨成像装置10的光路中。

进一步的，本实施例中，遮极滤光机构130还包括底座134、抬升平台135，抬升平台135安装于底座134上，且抬升平台135可以相对底座134进行沿第二方向Y进行升降运动，抬升平台135上设置有可以沿第三方向Z运动的安装板136。

其中，第一导轨132和第一驱动器，均安装于安装板136背离抬升平台135一侧表面。且第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z不平行，具体的第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z中可以设置为两两相垂直。

因此，通过抬升平台135相对底座134沿第二方向Y进行升降运动，则可以对遮极板131的高度进行调节；通过安装板136沿第三方向Z运动，且第一导轨132沿第一方向X运动，则可以实现对遮极板131在水平方向上的位置进行调节，即，最终可以实现对遮极板131的空间坐标位置进行自动调节。从而可以实现遮极板131的自动调节，且可以确保更换遮极板131后该遮极板131在超分辨成像装置10的光路中的位置精度。

进一步的，本实施例中，每一遮极板131均包括中心孔1312及两个通光孔1311，两个通光孔1311以中心孔1312的孔心为对称中心对称设置；且中心孔1312及两个通光孔1311三者的轴线共面。

本实施例中，中心孔1312可以供0级衍射光束对应的调制光束通过，两个通光孔1311可以分别供±1级衍射光束对应的调制光束通过。其中，遮极板131可以使得0级衍射光束对应的调制光束、±1级衍射光束对应的调制光束通过，通过0级衍射光束对应的调制光束及±1级衍射光束对应的调制光束相配合则可以形成待检测物的3D成像图像。或者，其他的，还可以不设置中心孔1312(或者设置挡光机构对中心孔1312进行遮挡)，即，遮极板131可以供±1级衍射光束对应的调制光束通过，通过±1级衍射光束对应的调制光束相配合则可以形成待检测物的2D成像图像。

本实施例中，每一通光孔1311的孔径大小可调节，因此可以通过对通光孔1311的孔径大小进行调节，从而可以使得通光孔1311的孔径大小可以与对应的调制光束相匹配，从而可以减小自通光孔1311中通过的杂散光，减小杂散光对±1级衍射光束和0级衍射光束的干扰，从而可以减小传感器最终获取到光信号的噪声，进而确保最终成像效果。

其中，可选地，通光孔1311可以采用可调光阑形成，且同一遮极板131上的两个通光孔1311在进行孔径调节时，二者的孔心位置不变。即，通过同一遮极板131上的两个通光孔1311在进行孔径调节时二者孔间距不变。

或者，通光孔1311也可以采用弹性遮光元件形成。

请参阅图5，图5是本申请中提供的一种遮极板一实施例的结构示意图。

其中，通光孔1311也可以采用弹性遮光元件形成，通过弹性遮光元件的弹性变化以对通光孔1311的大小进行调节。

具体的，遮极板131包括：固定板1313、弹性遮挡部1314以及多个拉伸机构1315。

其中，固定板1313上开设有安装孔，安装孔贯穿固定板1313设置。

弹性遮挡部1314安装于固定板1313上且遮挡固定板1313上的安装孔，弹性遮挡部1314的中间设置有开口；其中，弹性遮挡部1314可以采用弹性遮光材料制成。弹性遮挡部1314可以遮挡光线，且其开口则可以供设定的光线通过。

每一拉伸机构1315的拉伸端连接于开口的侧壁，多个拉伸机构1315沿环绕开口的圆周方向均匀分布；通过多个拉伸机构1315的拉伸端拉伸或者压缩开口以对开口的大小进行调节，以使开口形成不同尺寸的通光孔1311，该通光孔可供设定的调制光通过。

因此，本申请的方案中，通过采用弹性遮挡部1314覆盖或者填充安装孔，进而通过多个拉伸机构1315的拉伸端拉伸或者压缩开口以对开口的大小进行调节，从而可以对整个遮极板131上形成的通光孔1311的尺寸大小进行自动调节，从而可以通过多个拉伸机构1315将通光孔的尺寸大小自动调整至与通过其的光束相匹配的尺寸，以减小其他杂散光线的干扰。

本实施例中，在通过多个拉伸机构1315的拉伸端拉伸或者压缩开口以对开口的大小进行调节时，开口的中心位置不变。通过多个拉伸机构1315对开口进行均匀拉伸或者压缩(即，多个拉伸机构1315对开口的拉伸或者压缩的驱动力相等且拉伸或者压缩的速度相同)，从而可以确保开口的形状变化较小且可以使得开口的中心位置不变。此方案可确保开口形成的通光孔1311的位置的稳定性，即在调整通光孔1311大小时，仍可以使得设定的调制光束(具有设定衍射级的调制光束)通过，以确保此遮极板131的稳定性。

请进一步参阅图5。

本实施例中，每一拉伸机构1315均包括拉伸件13151和动力机构13152，动力机构13152安装于固定板1313，动力机构13152的输出端连接拉伸件13151的一端，拉伸件13151的另一端与开口的侧壁连接，此时，拉伸件13151的另一端则可以形成前文所述的拉伸端。

其中，通过动力机构13152驱动拉伸件13151可以实现挤压或者拉伸开口，以对开口形成的通光孔的尺寸进行调节。

其中，可选地，遮极板131的中心孔位置的弹性遮挡部1314则可以形成尺寸大小可调的中心孔1312，同样的，可以采用多个拉伸机构1315对中心孔1312的尺寸大小进行调节。

进一步的，请参阅图6，图6是图3所示遮极滤光机构中的遮极板的安装结构示意图。

本实施例中，遮极滤光机构130还包括卡槽1301，每一遮极板131通过一卡槽1301安装于第一导轨132上。

其中，卡槽1301固定安装在第一导轨132上，每一遮极板131可转动安装于一卡槽1301，且每一遮极板131均被设置为以各自的中心孔1312的轴线为转动中心转动。

其中，遮极板131可以呈圆形(中心孔1312的孔心与遮极板131的圆心相重叠)，卡槽1301可以设置为环形框架，卡槽1301设置为包括相连接的环形卡槽1303和固定座1304；遮极板131则可转动安装在环形卡槽1303中，固定座1304则可以与第一导轨132固定连接。

其中，在环形卡槽内沿其环周方向还可以设置有多个齿轮1302，多个齿轮1302均与遮极板131的外边缘相啮合，其中，至少一个齿轮1302连接有动力装置。本实施例中，通过多个齿轮1302沿环绕遮极板131的外周均匀分布，且多个齿轮1302均与遮极板131的外边缘相啮合，从而可以对遮极板131进行限位支撑，避免遮极板131发生偏移，提高遮极板131的安装稳定性；另外，通过至少一个齿轮1302连接动力装置，采用该动力装置驱动该齿轮1302转动，进而可以带动遮极板131以其中心孔1312的轴线为转动中心转动，从而可以对遮极板131上的通光孔1311的位置进行调节，从而可以使得遮极板131上的两个通光孔1311可以旋转至不同的角度，且在不同的角度下进行超分辨成像装置10的光路的光信号采集，进而可以实现后续进行超分辨效果计算。

其中，可选地，在遮极板131上可以设置刻度角，在卡槽1301上可以设置光栅记录遮极板131旋转角度。

请进一步参阅图1、图2以及图4，本实施例中，遮极滤光机构130还包括：第二导轨137、第二驱动器(图中未示出)以及多个调节板139；多个调节板139依次间隔安装于第二导轨137，第二驱动器的输出端连接第二导轨137，第二驱动器用于驱动第二导轨137沿平行于第一方向X的方向运动；通过第二导轨137沿平行于第一方向X的方向运动，以将不同的调节板139移动至光路，调节板139设置在遮极板131靠近光源光路调制机构120一侧，光源光路调制机构120发出的至少两束调制光束经调节板139传输至遮极板131。

本实施例中，多个调节板139中可以包括第一调节板1391，其中，第一调节板1391可以为成像调节板，其中，第一调节板1391可以对形成待检测物的2D成像图像或者是形成待检测物的3D成像图像进行切换。

具体的，第一调节板1391上具有对应于遮极板131上的中心孔1312的中部遮光区域及对应于遮极板131上的通光孔1311的边缘透光区域。通过第二导轨137的整体运动，可以使得第一调节板1391移动至光路中，且使得第一调节板1391上的中部遮光区域移动至对应于遮极板131上的中心孔1312的位置，使得中部遮光区域对0级衍射光束对应的调制光束进行遮光处理，此时，±1级衍射光束对应的调制光束则可以透过第一调节板1391上的边缘透光区域传输至遮极板131上，进而±1级衍射光束对应的调制光束可以穿过遮极板131上的两个通光孔1311，而最终可以形成待检测物的2D成像图像。

进一步的，通过第二导轨137的整体运动，还可以使得第一调节板1391移动至脱离光路，即，0级衍射光束对应的调制光束及±1级衍射光束对应的调制光束均可以传输至遮极板131，且0级衍射光束对应的调制光束可以穿过遮极板131上的中心孔1312，±1级衍射光束对应的调制光束则分别穿过遮极板131上的两个通光孔1311，而最终可以形成待检测物的3D成像图像。

其中，为了减少对光路的影响，多个调节板139中可还包括第二调节板1392，第二调节板1392与第一调节板1391的区别在于，第二调节板1392整体均为透光，当第一调节板1391移动至脱离超分辨成像装置10的光路时，可以将第二调节板1392移动至进入超分辨成像装置10的光路中，即，使得0级衍射光束对应的调制光束及±1级衍射光束对应的调制光束均透过第二调节板1392后传输至遮极板131，进而最终可以形成待检测物的3D成像图像。本实施例的方案中，第二调节板1392与第一调节板1391的尺寸相同，且制造材料一致，从而可以尽可能减小切换不同的调节板139对光路的影响，可以保持形成2D成像图像和形成3D成像图像时超分辨成像装置10的光路的一致性，进而可以降低对光路的调试难度。

或者在其他的实施例中，也可以将第二调节板1392去掉。

进一步的，本实施例中，多个调节板139中还可以包括第三调节板1393和第四调节板1394。

其中，第三调节板1393和第四调节板1394可以用于对超分辨成像装置10的光路进行调试。二者区别在于，在第四调节板1394的中心位置开设有中心调试孔，该中心调试孔可以供0级衍射光通光。其中，第三调节板1393用于对二维成像光路进行调试；第四调节板1394用于对三维成像光路进行调试。

以第三调节板1393为例，第三调节板1393上设置有对应于多种不同波长的调制光束的多组调试孔组。其中，第三调节板1393整体采用挡光材料形成，且第三调节板1393整体呈圆形，每组调试孔组均可以设置为以第三调节板1393的圆心为对称中心成对称设置。第三调节板1393整体呈圆形，且其上设置的多组调试孔组可以沿第三调节板1393的圆周方向均匀设置。

每组调试孔组可以包括两个调试孔13931，两个调试孔13931可以设置为以第三调节板1393的圆心为对称中心呈镜像对称设置，即，两个调试孔13931的中心连线经过第三调节板1393的圆心且两个调试孔13931的中心到第三调节板1393的圆心的距离相等。

本实施例中，多组调试孔组中的两个调试孔13931之间的间距分别设置为与不同波段的调制光束相匹配(例如，多组调试孔组可以分别匹配不同波段的调制光束光，且可以分别供不同波段的调制光束光中的±1级的衍射光通过)。同样的，第三调节板1393设置为可以旋转的安装于第二导轨137，其中，第三调节板1393在第二导轨137上的安装方式与前文所述的遮极板131在第一导轨132上的安装方式相同；通过旋转第三调节板1393，则可以将第三调节板1393上的不同的调试孔组分别旋转至进入对应的光路中，以实现对不同波段的衍射光光路进行调试。

本实施例中，每一调试孔13931还对应设置有十字叉丝，且十字叉丝的交叉点与调试孔13931的孔心相重合。

当第三调节板1393移动至进入超分辨成像装置10的光路中后，则可以通过旋转遮极板131使得遮极板131上的通光孔1311可以与第三调节板1393上对应的调试孔13931相对应设置(即，通光孔1311与调试孔13931的孔心均与超分辨成像装置10的光路光轴相重合)。通过在遮极板131背离调节板139的一侧设置感光相机，则可以通过感光相机检测通过通光孔1311的调制光束的形成的光斑，进而根据光斑相对十字叉丝的位置及光斑的大小对遮极板131的位置和遮极板131上的通光孔1311的大小进行调节。

其中，若检测到透过通光孔1311的光斑位置与十字叉丝的交叉点发生偏移(光斑的中心点与十字叉丝的交叉的交叉点不重合)，则可以通过控制对应的遮极板131在第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z的位置进行调节，从而可以使得感光相机检测到的光斑逐渐调整至中心与十字叉丝的交叉点重合。

进一步的，第三方向Z与光路光轴方向相平行，通过调整遮极板131在第三方向Z上的位置则可以将对应的通光孔1311的位置逐渐调整至与通过其的衍射光的焦点相接近或者重合，从而可以使得感光相机检测到的光斑趋于最小。第一方向X、第二方向Y均与光路的光轴方向相垂直，通过调整遮极板131在第一方向X、第二方向Y方向上的位置则可以对经过该通光孔1311的衍射光光轴在通光孔1311中的位置的进行调试，从而使得经过该通光孔1311的衍射光光轴与该通光孔1311的轴线位置相重合。

进一步的，当完成对光斑的大小和位置进行调试后，可以进一步调节遮极板131上的通光孔1311的大小，通过检测感光相机检测到的光斑，在不改变光斑大小位置等情况下，可以逐渐减小通光孔1311的尺寸，进而可以在不改变光斑的情况下使得通光孔1311的尺寸趋于最小，从而可以减小杂散光的干扰，提高后续的成像效果。

本实施例中，当需要对经过遮极板131的光路进行调试时，则可以通过调节板139沿第二导轨137运动，以使得第三调节板1393或者第四调节板1394进入光路中；当完成对遮极板131的光路进行调试后，则可以将感光相机移出光路，且将第一调节板1391或者第二调节板1392移动至进入光路中，以进行2D或者3D成像。

同样的，第三调节板1393或者第四调节板1394上的调试孔13931同样可以设置为大小可调节，其大小可调节的方式可以设置为与前文所述的遮极板131上的通光孔1311的大小调节方式相同。

在本实施例一具体实施方式中，以对2D成像对应的光路进行调试为例进行说明。

具体的，首先，先将第三调节板1393移动至进入光路中，进而可以在第三调节板1393背离光源光路调制机构120的依次设置感光相机或者挡光板；自光源光路调制机构120发出的调制光束则可以穿过第三调节板1393的调试孔13931后在感光相机或者挡光板上形成改光斑。

其中，由于对应于第三调节板1393的每一调试孔13931均设置有十字叉丝，则调制光通过调试孔13931后在感光相机或者挡光板上形成的光斑则具有对应于十字叉丝的十字线，且由于十字叉丝中的交叉点与对应的调试孔13931的孔心重合，则可以通过判断在感光相机或者挡光板上形成的光斑的中心是否与十字线的交叉点重合，而可以判断第三调节板1393是否达到其调试孔13931的轴线与通过该调试孔13931的光束的光轴相重合的位置。

若，调试孔13931的轴线与通过该调试孔13931的光束的光轴相重合(或者，感光相机或者挡光板上形成的光斑的中心与十字线的交叉点的偏差在0.5mm以内)，则说明第三调节板1393达到光路中的最佳位置，则不需要对第三调节板1393的位置进行进一步调节。

若，调试孔13931的轴线与通过该调试孔13931的光束的光轴不重合(或者，感光相机或者挡光板上形成的光斑的中心与十字线的交叉点的偏差在0.5mm以外)，则可以通过调节第三调节板1393的位置使得在感光相机或者挡光板上形成的光斑的中心与十字线的交叉点重合(或者，使得感光相机或者挡光板上形成的光斑的中心与十字线的交叉点的偏差在0.5mm以内)，进而使得第三调节板1393达到光路中的最佳位置。

当完成第三调节板1393的位置调试后，则可以进一步对遮极板131的位置进行调试。

其中，可以将第三调节板1393背侧的感光相机或者挡光板放置到遮极板131背离第三调节板1393的一侧。

以其中一个遮极板131为例，可以将该遮极板131移动至进入光路中，进而通过旋转遮极板131使得遮极板131上的通光孔1311与第三调节板1393上对应的调试孔13931相对应设置。其中，遮极板131上的两个通光孔1311形成一组通光孔组，第三调节板1393上的位于光路中的调试孔组则可以与该通光孔组对应设置。即，两个通光孔1311与两个调试孔13931一一对应设置。且第三调节板1393上对应于中心孔1312的位置未设置开孔，因此可以对0级衍射光进行遮挡。调制光束的±1级衍射光可以分别穿过该第三调节板1393上的两个调试孔13931进而朝向对应的两个通光孔1311传输。

此时，通过调试孔13931的光束则可以进一步通过通光孔1311而在感光相机或者挡光板上形成光斑，采用与前文所述的对第三调节板1393的位置调节方式相同的方法对遮极板131的位置进行调节，进而可以确保遮极板131上的通光孔1311的中心与通过其的光束的光轴重合，以完成对遮极板131的位置调整。

进一步的，在完成对遮极板131的位置调整后，则可以进一步对遮极板131上的通光孔1311的大小进行调节，具体的调节原则是，在不改变在感光相机或者挡光板上形成光斑的大小、形状及位置时，使得通光孔1311区域最小，则可以进一步减小光路中其他杂散光的干扰，进一步提高成像效果。

进一步的，参阅图1，本实施例中，超分辨成像装置10还包括准直系统171、第一棱镜172、第二棱镜173以及筒镜174。其中，准直系统171设置在光源110和偏振元件121之间的光路中，以将光源110发出的光形成平行光束；第一棱镜172、第二棱镜173可以组成一个4f光学系统，其中，遮极滤光机构130中的遮极板131设置在第一棱镜172、第二棱镜173之间的焦平面上。筒镜174设置在二向色镜140和传感器160之间的光路中，筒镜174用于收集通过二向色镜140的激发光并将该激发光传输至传感器160。

进一步的，本申请还提出一种超分辨成像系统。超分辨成像系统可以包括控制器，和如前文所述的超分辨成像装置10。其中，控制器与遮极滤光机构130耦接从而可以对遮极板131和调节板139的位置变化进行控制；控制器还与传感器160耦接，控制器接收传感器160耦转化成电信号，进而对该电信号进行处理，从而可以形成待测物设置的图像信息。

因此，本申请的方案中，采用多个遮极板131上各设置一组通光孔组，且各个遮极板131上的通光孔组中均包括两个通光孔1311，且各个遮极板131上的两个通光孔1311之间的间接分别与波段的光源发出的光相匹配，通过将不同的遮极板131切换到光路中，则可以实现超分辨成像装置10的多波段成像。且，通过驱动器(第一驱动器和第二驱动器)可以实现不同的遮极板131的自动切换和位置校准。另外，通过在不同的遮极板131上分别设置对应于不同波段光源的通光孔组，则可以减少在遮极板131上的开孔数量，以避免杂散光从通光孔组以外的其他的孔中穿过遮极板131，从而减小杂散光的干扰，提高成像效果。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的发明构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种超分辨成像装置，其特征在于，包括：

沿所述超分辨成像装置的光路依次设置的光源、光源光路调制机构、遮极滤光机构、二向色镜、物镜以及传感器；

所述光源用于发出侦测光；

所述光源光路调制机构接收所述侦测光并对所述侦测光进行调制以形成衍射光束；

所述遮极滤光机构接收所述衍射光束，以对所述衍射光束进行遮极滤光处理以形成调制光束；其中，所述遮极滤光机构包括多个遮极板，每一所述遮极板上开设有与设定波长的所述调制光束相匹配的通光孔，所述通光孔的孔径与所述设定波长的所述调制光束相匹配；多个所述遮极板均被设置为可移动安装，通过将不同的所述遮极板移动至所述光路，以匹配不同波长的所述调制光束；

所述二向色镜接收经过所述遮极滤光机构的所述调制光束，且将所述调制光束导向所述物镜；

所述物镜朝向待测物设置，所述物镜用于将所述调制光束导向所述待测物表面，以使所述待测物产生对应于所述调制光束的激发光；

所述激发光沿所述物镜的光路返回至所述二向色镜，并通过所述二向色镜传导至所述传感器以被所述传感器接收。

2.根据权利要求1所述的超分辨成像装置，其特征在于，

所述遮极滤光机构包括：第一导轨和第一驱动器，多个所述遮极板依次间隔安装于所述第一导轨，所述第一驱动器的输出端连接所述第一导轨，所述第一驱动器用于驱动所述第一导轨沿第一方向运动，其中，所述第一方向与所述光路的光轴相垂直。

3.根据权利要求2所述的超分辨成像装置，其特征在于，

所述遮极板包括中心孔及两个所述通光孔，两个所述通光孔以所述中心孔的孔心为对称中心对称设置；

每一所述通光孔的孔径大小可调节。

4.根据权利要求3所述的超分辨成像装置，其特征在于，

所述遮极滤光机构还包括卡槽，每一所述遮极板通过一所述卡槽固定安装于所述第一导轨；

其中，所述遮极板可转动安装于所述卡槽，且所述遮极板被设置为以所述中心孔的轴线为转动中心转动。

5.根据权利要求4所述的超分辨成像装置，其特征在于，

所述卡槽包括相连接的环形卡槽和固定座；所述遮极板则可转动安装在所述环形卡槽中，所述固定座与所述第一导轨固定连接；

其中，所述环形卡槽内可转动安装有多个齿轮，多个所述齿轮沿所遮极板的外周方向均匀分布且均与所述遮极板外侧壁相啮合；

至少一个所述齿轮连接有动力装置，所述动力装置装置用于驱动所述齿轮转动，以带动所述遮极板转动。

6.根据权利要求3所述的超分辨成像装置，其特征在于，所述遮极板包括：

固定板；

弹性遮挡部，安装于所述固定板上，所述弹性遮挡部的中间设置有开口；

多个拉伸机构，每一所述拉伸机构的拉伸端连接于所述开口的侧壁，多个所述拉伸机构沿环绕所述开口的圆周方向均匀分布；通过多个所述拉伸机构的拉伸端拉伸或者压缩所述开口以对所述开口的大小进行调节，以使所述开口形成不同尺寸的所述通光孔，所述通光孔供设定的调制光通过。

7.根据权利要求3-6任一项所述的超分辨成像装置，其特征在于，

所述遮极滤光机构还包括：第二导轨、第二驱动器以及多个调节板；所述第二导轨与所述第一导轨平行且间隔设置，且所述第二导轨设置在所述第一导轨平靠近所述光源光路调制机构一侧的光路上；

多个所述调节板依次间隔安装于所述第二导轨，所述第二驱动器的输出端连接所述第二导轨，所述第二驱动器用于驱动所述第二导轨沿平行于所述第一方向的方向运动；

通过所述第二导轨沿平行于所述第一方向的方向运动，以将不同的所述调节板移动至所述光路，所述调节板设置在所述遮极板靠近所述光源光路调制机构一侧，所述光源光路调制机构发出的至少两束所述调制光束经所述调节板传输至所述遮极板。

8.根据权利要求7所述的超分辨成像装置，其特征在于，

所述多个调节板包括第一调节板和所述第二调节板均采用透光材料制成，所述第一调节板包括中部遮光区域及边缘透光区域，所述中部遮光区域对应于所述遮极板的中心孔设置，以用于遮挡自所述第一调节板的中部遮光区域朝向所述遮极板中心孔发射的光。

9.根据权利要求8所述的超分辨成像装置，其特征在于，

所述多个调节板还包括第三调节板，所述第三调节板上设置有多组调试孔组；

每组所述调试孔组均包括两个调试孔，每组所述调试孔组中的两个所述调试孔均设置为以所述第三调节板的中心为对称中心呈镜像对称设置。

10.一种超分辨成像系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的超分辨成像装置。